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[quote="AnHel"][b]Meine Frage:[/b] Hallo Ich stehe vor einer Frage, auf die ich derzeit keine Antwort errechnen kann (keine Angst, ist nichts schulisches, damit bin ich lange durch - brauche das nur für's Hobby [geocaching] und daran beiß ich mir gerade die Zähne aus. Also, geht los. Zwei KUGELN (cw=0,45) fallen gleichzeitig aus einem Flugzeug in 5000 m Höhe. Die eine Kugel hat die Masse 5 Tonnen und einen Radius 1,1 m. Die andere Kugel die Masse 20 Gramm und einen Radius 1,7 cm. Die Luftdichte sei 1,2 kg/m³, g=10 m/s². Ausgegangen wird von einer gleichmäßig beschleunigten Bewegung mit g. Ich brauche nun den Zeitunterschied der Aufprallzeitpunkte bis zur 4. Nachkommastelle in s (xxx,xxxx s). Kann mir dabei jemand helfen??? Bin schon zuuuu lange aus der SAchule um mich mit diesen Formeln noch auszukennen..... Vielen Dank im Voraus [b]Meine Ideen:[/b] ....noch nicht viel..... nur dass die 5-t-Kugel eher da ist als die 20-g-Kugel....[/quote]
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Huggy
Verfasst am: 27. Sep 2014 10:17
Titel:
AnHel hat Folgendes geschrieben:
Aber wie bitte setze ich welche Zahl an welche Stelle in diese Gleichungen und wie komme ich dann auf irgendein Ergebnis??
Ich beziehe mich jetzt auf den jh8979 verlinkten Wikiartikel und die dortigen Bezeichnungen, die sich leicht von meinen oben verwendeten unterscheiden. Zunächst ist k zu berechnen. Für das dortige k gilt:
Der gegebene Widerstandsbeiwert
Die gegebene Luftdichte
Die Querschnittsfläche des Körpers
Der Radius der betrachteten Kugel
Jetzt solltest du in der Lage sein, erst
und dann
zu berechnen. Das Minuszeichen kannst du ignorieren.
Deine Anfangsgeschwindigkeit ist
und deine Anfangshöhe
. Damit vereinfacht sich die dortige Formel für z(t) beachtlich zu:
z ist hier die axiale Koordinate und t die Zeit. Jetzt suchst du aber nicht z als Funktion von t, sondern t als Funktion z. Die letzte Gleichung lässt sich leicht umstellen:
Das ist die Endformel. In die setzt du z = 5000 m ein.
franz
Verfasst am: 26. Sep 2014 23:57
Titel:
Von diesem wiki - Ergebnis z(t) her könnte man doch den Versuch einer ersten groben Abschätzung der Zeitdifferenz unternehmen?
jh8979
Verfasst am: 26. Sep 2014 21:46
Titel:
AnHel hat Folgendes geschrieben:
In der Physik und höheren Mathematik bin ich wirklich nicht zu Hause, könnte jemand erklären, welche Werte wo eingesetzt werden müssen??
http://de.wikipedia.org/wiki/Fall_mit_Luftwiderstand#Fall_mit_Luftwiderstand:_Newton-Reibung
... davon abgesehen ist wie schon gesagt der Sinn so einer Aufgabenstellung (4te Nachkommastelle) mehr als fraglich ... auch als rein mathematische Uebung...
AnHel
Verfasst am: 26. Sep 2014 20:42
Titel:
Leute Leute Leute....
bin ich zu dusselig oder wie?? Also, ich bin "Ottonormalintelligenter" und verstehe im Moment nicht einmal mehr Bahnhof. Also die Zahlen die mir vorliegen sind ja klar, Höhe, Luftdichte, Gewicht und Größe der Kugeln usw. Aber wie bitte setze ich welche Zahl an welche Stelle in diese Gleichungen und wie komme ich dann auf irgendein Ergebnis?? Klar, ich war auch mal in der Schule und habe eventuell das eine oder andere davon schon mal gehört, aber das ist gut 25 Jahre her und mit solchen Dingen habe ich mich seitdem nicht mehr beschäftigt.
Nun bin ich aber mittlerweile leidenschaftlicher Geocaching-Rätsel-Löser und komme selbst bei schwersten logischen, räumlichen, musikalischen und abstrakten Dingern nicht annähernd sooooo unter die Räder wie jetzt gerade hier.
In der Physik und höheren Mathematik bin ich wirklich nicht zu Hause, könnte jemand erklären, welche Werte wo eingesetzt werden müssen??
GvC
Verfasst am: 26. Sep 2014 20:16
Titel:
Huggy hat Folgendes geschrieben:
... denn g taucht im Luftwiderstand nicht auf.
Aber v. Ist v unabhängig von g?
Huggy
Verfasst am: 26. Sep 2014 20:06
Titel:
GvC hat Folgendes geschrieben:
Die absolute Größe von g ist doch völlig unerheblich.
Das bezweifele ich, denn g taucht im Luftwiderstand nicht auf.
GvC
Verfasst am: 26. Sep 2014 19:59
Titel:
Die absolute Größe von g ist doch völlig unerheblich. Es geht doch um die Zeit
differenz
. Sowohl im Minuenden als auch im Subtrahenden wird der Faktor g auftauchen, der demzufolge auszuklammern ist. Der Rest wird sich beliebig genau (natürlich abhängig von der Genauigkeit der anderen vorgegebenen Größen) bestimmen lassen.
Huggy
Verfasst am: 26. Sep 2014 19:54
Titel:
Es geht doch offensichtlich weniger um die
reale
Fallzeit als um die Lösung eines mathematischen Problems, in das dann vorgegebene Daten einzusetzen sind.
jumi
Verfasst am: 26. Sep 2014 19:48
Titel:
g mit einem so grob gerundeten Wert von 10 m/s^2 anzunehmen und dann zu hoffen, damit eine Zeit auf Zehntausendstel Sekunden genau zu rechnen, finde ich übertrieben optimistisch.
Huggy
Verfasst am: 26. Sep 2014 19:30
Titel:
Nun ja, in diesem konkreten Fall ist der Abstand zwischen allgemeiner Physik und "Verraten" ziemlich klein. Aber seis drum, betrachten wir mal die Physik.
Es sei x(t) die Höhe des Körpers zur Zeit t. Nehmen wir die positive x-Richtung nach unten und x(0) = 0, dann sind die Zeiten t für die beiden Körper gesucht, bei denen x(t) = 5000 m gilt. Für die Schwerkraft gilt bei dieser Orientierung
und für den Luftwiderstand
Ich hoffe, die Bezeichnungen sind klar. Daraus ergibt sich die Bewegungsgleichung
Diese DGL ist in geschlossener Form lösbar. Sie ist im Phyikboard mehrfach behandelt worden. Benutze die Suchfunktion. Auch googeln nach "Fall mit Luftwiderstand" hilft. Man kann sich die DGL auch bei Woframalpha lösen lassen. Hat man die Lösung, muss man nur noch die gegebenen Daten einstzen.
AnHel
Verfasst am: 26. Sep 2014 17:46
Titel:
Also erst einmal Danke für die Nachrchten.
Zum Thema geocaching: natürlich darf man da HELFEN.... nur VERRATEN ist nicht so gerne gesehen. Ich würde ja gerne selbst die Lösung errechnen, aber ich weiß nicht mit welcher für mich verständlichen Formel ich dieses kann
Luftwiderstand ist sicher wichtig.....
Hat also jemand die Möglichkeit zu helfen
Huggy
Verfasst am: 26. Sep 2014 17:01
Titel:
Es ist der Widerstandsbeiwert, der Radius der Kugeln und ihre Masse, sowie die Luftdichte vorgegeben. Also klarer Fall von freier Fall mit Luftwiderstand. Gleichmäßig beschleunigt ist natürlich falsch. Gemeint ist offensichtlich, dass die Abhängigkeit der Schwerkraft vom Abstand zur Erdmitte vernachlässigt werden soll.
GvC
Verfasst am: 26. Sep 2014 16:18
Titel:
Huggy hat Folgendes geschrieben:
@GvC
Es soll doch der freie Fall
mit Luftwiderstand
betrachtet werden.
Wo steht das? Ich habe nur gelesen
AnHel hat Folgendes geschrieben:
Ausgegangen wird von einer gleichmäßig beschleunigten Bewegung mit g.
Ich glaube ja auch, dass die Aufgabenstellung eine andere ist. Deswegen habe ich meine Antwort ja als Konditionalsatz formuliert. Aber wenn der Fall mit Luftreibung bestimmt werden soll, warum sagt AnHel dann, dass die Bewegung gleichmäßig beschleunigt sein soll? Bei Berücksichtigung der Luftreibung ist die Bewegung nicht mehr gleichmäßig beschleunigt, oder sehe ich das falsch?
Huggy
Verfasst am: 26. Sep 2014 15:48
Titel:
@GvC
Es soll doch der freie Fall
mit Luftwiderstand
betrachtet werden.
Die Frage ist, ob man zu Geocoaching-Fragen helfen sollte? Den rein physikalischen Aspekt des Problems könnte man wohl beantworten!?
GvC
Verfasst am: 26. Sep 2014 15:44
Titel:
Wenn tatsächlich von einer gleichmäßig beschleunigten Bewegung mit g ausgegangen werden soll, kommen beide Kugeln gleichzeitig an. Denn mit einer solchen Angabe sind Reibung, Auftrieb und Corioliskraft von vornherein ausgeschlossen.
AnHel
Verfasst am: 26. Sep 2014 15:21
Titel: Fallzeit - Differenz zweier Körper
Meine Frage:
Hallo
Ich stehe vor einer Frage, auf die ich derzeit keine Antwort errechnen kann (keine Angst, ist nichts schulisches, damit bin ich lange durch - brauche das nur für's Hobby [geocaching] und daran beiß ich mir gerade die Zähne aus.
Also, geht los. Zwei KUGELN (cw=0,45) fallen gleichzeitig aus einem Flugzeug in 5000 m Höhe. Die eine Kugel hat die Masse 5 Tonnen und einen Radius 1,1 m. Die andere Kugel die Masse 20 Gramm und einen Radius 1,7 cm. Die Luftdichte sei 1,2 kg/m³, g=10 m/s². Ausgegangen wird von einer gleichmäßig beschleunigten Bewegung mit g.
Ich brauche nun den Zeitunterschied der Aufprallzeitpunkte bis zur 4. Nachkommastelle in s (xxx,xxxx s). Kann mir dabei jemand helfen??? Bin schon zuuuu lange aus der SAchule um mich mit diesen Formeln noch auszukennen..... Vielen Dank im Voraus
Meine Ideen:
....noch nicht viel..... nur dass die 5-t-Kugel eher da ist als die 20-g-Kugel....